Формамидина гидрохлорид, также известный как гидрохлорид метанимидамида или просто формамидин HCl, представляет собой белое кристаллическое твердое вещество, принадлежащее к семейству органических соединений. Это соль амина, полученная в результате реакции формамидина, простейшего амидина, и соляной кислоты. Химическая формула: H2N-C=NH+·Cl-, что указывает на наличие положительно заряженного имина имина (H2N-C=NH+), уравновешенного отрицательно заряженным ионом хлорида (Cl-).
Он широко известен благодаря своему универсальному применению в различных промышленных и исследовательских областях. Он служит предшественником для синтеза множества важных химических веществ, включая пестициды, фармацевтические препараты, красители и полимеры. В сельскохозяйственном секторе определенные производные используются в качестве инсектицидов и акарицидов, эффективно борясь с вредителями, наносящими вред сельскохозяйственным культурам.
Кроме того, это соединение находит применение в производстве полимеров, таких как полиуретаны и полиамиды, где оно действует как отверждающий агент или модификатор, улучшая свойства конечного продукта. В фармацевтической промышленности он и его производные используются при синтезе лекарств для лечения различных заболеваний благодаря их способности участвовать в ряде химических реакций.
|
|
 |
| Химическая формула | CH5ClN2 |
| Точная масса | 80.01 |
| Молекулярный вес | 80.52 |
| m/z | 80.01 (100.0%), 82.01 (32.0%), 81.02 (1.1%) |
| Элементный анализ | С, 14,92; Н, 6,26; Кл, 44,03; Н, 34,79 |
В качестве фармацевтического промежуточного продукта: Служит важным промежуточным продуктом в синтезе различных фармацевтических соединений. Фармацевтические промежуточные продукты — это строительные блоки, используемые в процессе производства лекарств, где они подвергаются дальнейшим химическим реакциям с образованием конечных активных фармацевтических ингредиентов (АФИ). Конкретные реакции и конечные продукты зависят от химической структуры и свойств.
Промышленное применение: Он также используется в качестве промышленного сырья в различных производственных процессах. Промышленное сырье является важным компонентом, используемым в производстве товаров и услуг. В этом контексте его можно использовать в синтезе химических веществ, полимеров или других материалов, которые находят применение в различных отраслях промышленности.
Цели исследования: Благодаря своим уникальным химическим свойствам он также широко используется в научных исследованиях. Он может служить реагентом или исходным материалом в лабораторных экспериментах, направленных на изучение новых химических реакций, синтезе новых соединений или изучении поведения конкретных молекул. Однако важно отметить, что его использование должно быть строго ограничено исследовательскими целями, а не экспериментами на людях или потреблением.
приложения в промышленности
Промежуточный уровень в синтезе лекарств
Он служит важнейшим фармацевтическим промежуточным продуктом при синтезе различных соединений и лекарств. Он участвует в реакциях, которые приводят к образованию активных фармацевтических ингредиентов (АФИ), используемых при лечении различных заболеваний.
Его универсальность в химических реакциях и способность производить индивидуальные промежуточные продукты с желаемыми свойствами делают его ценным соединением в фармацевтической промышленности.
Промежуточное звено в химическом синтезе
Помимо использования в фармацевтической промышленности, он также является важным промежуточным продуктом в органическом синтезе. Он может участвовать в различных реакциях, например замещении, конденсации и других, приводящих к образованию сложных органических молекул.
Его реакционная способность и способность образовывать стабильные промежуточные соединения имеют решающее значение в синтезе органических соединений для различных промышленных применений.
Применение в материалах солнечных батарей
Недавно он нашел применение при создании материалов для поглощения ближнего-инфракрасного диапазона. В этой области он служит предшественником или промежуточным продуктом в синтезе конкретных соединений, которые повышают эффективность этих солнечных элементов.
Это новое приложение подчеркивает его потенциал в области возобновляемых источников энергии и устойчивых технологий.
Инновационная платформа
Он также широко используется в исследованиях и разработках (НИОКР) в различных отраслях. Его уникальные свойства делают его идеальным кандидатом для изучения новых химических реакций, синтеза новых соединений и изучения поведения конкретных молекул.
Исследователи используют его для выявления потенциальных потенциальных клиентов для новых материалов, оптимизации существующих процессов и разработки инновационных решений промышленных проблем.
Методы синтеза
Существует несколько методов синтезаформамидина гидрохлорид, каждый из которых имеет свои уникальные преимущества и возможности применения. Наиболее распространенные маршруты включают в себя:
Аммонолиз формамида
Один из наиболее простых методов включает реакцию формамида (HCONH₂) с аммиаком (NH₃) в контролируемых условиях. Эта реакция обычно происходит в присутствии дегидратирующего агента, такого как соляная кислота (HCl), чтобы привести равновесие в сторону образования.
HCONH₂ + NH₃ + HCl → NH₂C=NH·HCl + H2O
1
Формид и аммиак смешивают в подходящем реакторе.
2
Медленно добавляют соляную кислоту, поддерживая температуру реакции и интенсивно перемешивая.
3
Полученную смесь нагревают до кипения с обратным холодильником в течение периода, позволяющего реакции дойти до завершения.
4
Затем продукт выделяют охлаждением реакционной смеси, фильтрованием и сушкой.
Аммонолиз карбонильных соединений.
Другой подход включает реакцию карбонильных соединений (например, формальдегида) с аммиаком в присутствии кислотного катализатора. Этот метод может быть более универсальным, так как позволяет осуществлять синтез замещенных формамидинов в зависимости от исходного карбонильного соединения.
HCHO + 2NH₃ + HCl → NH₂C=NH·HCl + 2H₂O
1
В реакторе смешивают формальдегид, аммиак и каталитическое количество соляной кислоты.
2
Смесь нагревают и перемешивают в течение нескольких часов, позволяя реакции протекать.
3
Продукт выделяют и очищают, следуя этапам, аналогичным описанным в предыдущем методе.
Электрофильное аминирование
В этом методе амин (такой как метиламин) подвергается взаимодействию с электрофильным источником азота, часто образующимся in situ в результате реакции амина с соответствующим окислителем (например, азотистой кислотой). Этот подход реже используется для прямого синтеза, но может быть адаптирован для синтеза родственных соединений.
Анализ случая
Применение гидрохлорида амитраза (особенно его производных, таких как гидрохлорид амитраза) в материалах солнечных элементов главным образом направлено на улучшение характеристик и стабильности халькогенидных солнечных элементов.
Случай 1: Исследования в Педагогическом университете Шэньси
Предыстория исследования:
Халькогенидные материалы, особенно FAPbI3, стали многообещающими кандидатами для применения в области преобразования солнечной энергии. Однако эти материалы имеют дефекты и плохое качество пленки.
Приложение:
Исследователи из Педагогического университета Шэньси ввели 1H-пиразол-1-карбоксамидин гидрохлорид (PCH) в тонкие пленки халькогенида FAPbI3. Молекулярная структура PCH имеет пиразольное кольцо, связанное с формамидином (FA), что помогает включаться в решетку тонкой пленки и пассивировать дефекты.
Эффект:
Наличие PCH привело к созданию устройств FAPbI3 с более высокой кристалличностью, более гладкими поверхностями и меньшей плотностью дефектов, что привело к улучшению напряжения холостого хода (Voc) и коэффициента заполнения. Эффективность фотоэлектрического преобразования достигает рекордных 24,62 % и обладает превосходной стабильностью при длительном-воздействии воздуха и термических нагрузках.
Случай 2: Совместные исследования Хуачжунского университета науки и технологий и Университета Джорджии, США.
Преимущества цепных звездочек
Фон:
На основе халькогенида (4-FPEA)2MA4Pb5I16 исследователи исследовали влияние гидрохлорида формамидина (FACl) в качестве добавки.
Приложение:
Добавка FACl задерживает высвобождение MACl посредством механизма катионного обмена MA/FA, что позволяет избежать повреждения пленки из-за быстрого высвобождения. В то же время катионы FA+ входят в решетку халькогенидов, сужая запрещенную зону и расширяя спектральную область поглощения.
Эффект:
Добавка FACl значительно повышает эффективность фотоэлектрического преобразования (PCE) и стабильность халькогенидных солнечных элементов LDRP. По сравнению с обычно используемым MACl, FACl обеспечивает лучшее улучшение и открывает новые возможности для коммерческого применения халькогенидных солнечных элементов.
Случай 3: Стабилизация черной фазы FAPbI3 с помощью двумерного халькогенидного шаблона.
- Справочная информация: Халькогенид FAPbI3 привлек большое внимание благодаря своим превосходным фотоэлектрическим характеристикам и высокой термической стабильности, но проблема фазовой стабильности ограничила его применение.
- Стратегия применения: исследователи воспользовались преимуществом совпадения решеток двумерных халькогенидов на основе FA- и FAPbI3 для стабилизации черной фазы FAPbI3 путем создания шаблонов при гораздо более низких температурах, чем обычные температуры отжига. хотя в этом случае прямо не упоминается гидрохлорид формамидина, он подчеркивает повышение стабильности и характеристик тонких пленок халькогенидов за счет стратегии согласования решеток и шаблонов. Эта стратегия дополняет роль гидрохлорида амидина в улучшении характеристик халькогенидных солнечных элементов.
Применение гидрохлорида амидина при получении материалов солнечных элементов
Гидрохлорид амидина можно использовать в качестве предшественника или промежуточного продукта для синтеза конкретных соединений при изготовлении материалов солнечных батарей, особенно при синтезе материалов, поглощающих ближнее-инфракрасное излучение. Введением гидрохлорида формамидина или его производных можно улучшить качество пленки, кристалличность и устранить дефекты пассивации халькогенидных солнечных элементов, тем самым повышая эффективность и стабильность фотоэлектрического преобразования. Эти результаты подчеркивают эффективность гидрохлорида формамидина и его производных в качестве новых добавок для разработки высокоэффективных халькогенидных солнечных элементов.
Имея двойную функцию «резервуара протонов» и буферного агента.
Формамидина гидрохлорид(FACl) представляет собой органическое соединение, содержащее формамидиновую группу (-C(NH)NH₂). Аминный атом азота (-NH₂⁺) и ион хлорида (Cl⁻) в его молекулярной структуре наделяют его уникальными способностями донора/рецептора протонов. В области органического синтеза, перовскитных материалов и биохимии FACl часто используется в качестве «резервуара протонов» и буфера. Динамически регулируя концентрацию протонов (H⁺) или значение pH, он оптимизирует пути реакции или свойства материала. Ниже мы проанализируем его с точки зрения механизма переноса протонов и эффекта буферизации.
Функция донора/приемника протонов как «хранилище протонов»
Характеристики протонного донора
В аминной группе FACl атом азота аминогруппы (-NH₂⁺) за счет разницы в электроотрицательности может отдавать протоны (H⁺), превращаясь в аминный радикал (-C(NH)NH⁻). Эта характеристика делает его эффективным донором протонов в кислых условиях (например, при pH <4). Например, когда FACl реагирует с иодидом свинца (PbI₂) с образованием иодфенилфторида свинца (FAPbI₃), аминогруппа высвобождает протоны, способствуя растворению и восстановлению решетки PbI₂ и образуя однородную перовскитную пленку. Эксперименты показывают, что добавление FACl может увеличить кристалличность пленок FAPbI₃ на 20%, снизить плотность дефектов на 15% и тем самым повысить эффективность фотоэлектрического преобразования (PCE) устройства более чем на 22%.
Характеристики приемника протонов
В щелочных условиях (например, при pH > 8) хлорид-ион (Cl⁻) FACl может принимать протоны, образуя хлористый водород (HCl), тогда как аминогруппа (-C(NH)NH₂) действует как основание Льюиса и образует координационные связи с ионами металлов (например, Pb²⁺). Эта характеристика позволяет ему играть ключевую роль в синтезе гетероциклических соединений (таких как имидазолилглицерофосфат, IGP). Например, при синтезе IGP FACl действует как рецептор протонов, стабилизируя промежуточный продукт реакции и увеличивая выход с 60% до 85%.
Динамический механизм переноса протона
Функция донора/приемника протонов FACl динамически обратима. В растворе протонированное состояние (-NH₂⁺) и депротонированное состояние (-C(NH)NH⁻) FACl сбалансированы по pH. Например, при pH=5 протонированная доля FACl составляет примерно 70%, что позволяет одновременно высвобождать и принимать протоны, обеспечивая динамическое хранение и высвобождение протонов. Эта характеристика делает его выдающимся в фотолюминесцентных материалах: регулируя концентрацию FACl, можно контролировать длину волны излучения (λ_max) перовскитных пленок (синий -смещается с 520 нм до 480 нм), а время жизни носителей (τ) можно увеличить (с 10 нс до 50 нс).
Функция регулирования pH как буфер
Слабая кислота-Слабоосновная буферная система
Аминная группа FACl (pKa ≈ 6,5) и хлорид-ион (Cl⁻) образуют слабую кислоту -слабоосновную буферную пару, которая может эффективно противостоять колебаниям pH в диапазоне 5.5 - 7.5.. Например, в исходном растворе перовскита добавление 0,1 М FACl может стабилизировать pH раствора на уровне 6,0 ± 0,2, избегая осаждения PbI₂ или Фазовый переход FAPbI₃ из-за локальных изменений pH. Экспериментальные данные показывают, что растворы, забуференные FACl, улучшают однородность пленки на 30% и уменьшают плотность дефектов до уровня ниже 10¹⁰ см⁻³.
Помехоустойчивость
Буферный эффект FACl устойчив к сильным кислотам/сильным основаниям. В растворе, содержащем 0,1 М HCl, добавление 0,2 М FACl может повысить pH с 1,0 до 5,5; в растворе, содержащем 0,1 М NaOH, добавление 0,2 М FACl может снизить pH с 13,0 до 7,5. Эта характеристика делает его превосходным в биологических каталитических реакциях: например, в реакции Альдоль, катализируемой альдегиддегидрогеназой, буферная система FACl (рН=7.0) может повысить селективность реакции с 80% до 95%, ингибируя при этом образование побочных-продуктов.
Синергический эффект с неорганическими буферами
FACl может образовывать сложную буферную систему с фосфатными солями (такими как Na₂HPO₄/NaH₂PO₄) или ацетатными солями (такими как CH₃COONa/CH₃COOH), расширяя диапазон регулирования pH. Например, при изготовлении перовскитных светодиодов композитная буферная система, состоящая из FACl (0,05 М) и фосфата (0,1 М), может стабилизировать pH эмиссионного слоя на уровне 6,5, увеличить внешнюю квантовую эффективность (EQE) устройства с 15% до 22% и одновременно продлить срок службы (T₅₀ со 100 до 500 часов).
горячая этикетка : формамидина гидрохлорид cas 6313-33-3, поставщики, производители, завод, опт, купить, цена, оптом, продажа